바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")생물학 프로세스 연구 부서[Research Division Direction Director] Tamura Guhiro 연구원 Futabashi Ryo, Biosymbiotic Evolution 연구원 Futabashi Takema 연구소의 최고 연구원, 최고 연구원 및 기타 연구원, Yajima Shunsuke 교수, Appyo University의 교수진, Takano Katsumi의 의장 (Takano Katsumi) (Takano Katsumi) "도쿄 농업 대학"), 박사후 연구원 Kawahara (Miki) Reika, 생물학 자원 및 게놈 분석 센터, 국립 대학교 코퍼레이션 (Okada Yasunobu 회장) (이하 "Souten University"), Arikawa Kentaro, 캘리포니아 교수 Kinoshita Mitsuyo, 공동, 렉사, Kinoshita Mitsuyo 교수컬러 비전관련 라이트 센서를 생성합니다opsin우리는 유전자가 상당히 다양하다는 것을 발견했습니다
우리 인간은 파란색, 녹색 및 적색광에 해당하는 Opsin 유전자를 가지고 있습니다3 개의 기본 색상에 따라 다양한 색상을 인식 할 수 있습니다 곤충 등에는 자외선과 호환되는 Opsin 유전자가 있으며 인간이 볼 수없는 자외선을 인식 할 수 있으므로 Opsin 유전자와 색 시력 사이에 밀접한 관계가 있습니다 3 ~ 5 개의 Opsin 유전자가 많은 동물에서 색 시력에 관여하는 것으로 알려져 있지만, 오늘날 우리는 바카라 필승법에 15 ~ 33 개의 유형의 매우 많은 수의 Opsin 유전자가 있으며, 많은 Opsin 유전자가 유충과 성인 사이에, 심지어 성인의 등 및 복부 측면에서도 사용된다는 것을 발견했습니다 이것은 동물 색상 시력의 다양성과 진화에 대한 새로운 통찰력입니다
이 연구 결과는 2015 년 2 월 24 일 (일본 시간)에 미국 아카데믹 저널 "국립 과학 아카데미 미국의 절차"(국립 과학 아카데미의 절차)에 온라인 게시
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| Ginyanma Flying 고도로 발달 된 복합 눈이 있습니다 |
비전은 인간을 포함한 많은 동물들에게 매우 중요한 감각이며 기본에서 적용에서 적극적으로 연구됩니다 빛은 눈에Photoreceptor 셀가있는 전기 신호로 변환됩니다 뇌에 의해 처리 된 광 수용체 세포에서, Opsin 단백질은 "광 센서"로 기능합니다 Opsin 유전자는이 Opsin 단백질을 생성합니다 다른 유형의 Opsin 유전자는 다른 감도를 갖는 "광 센서"를 생성합니다 예를 들어, 인간은 파란색, 녹색 및 적색광에 해당하는 광 센서를 생성하는 세 가지 유형의 Opsin 유전자를 가지고 있습니다 따라서 인간은 붉은 색에서 자주색을 볼 수 있지만 자외선 광선을 볼 수 없습니다 반면, 꿀벌과 초파리에는 자외선과 호환되는 Opsin 유전자가 있지만 적색광과 호환되는 Opsin 유전자는 없으므로 UV 광선은 보이지만 빨간색은 보이지 않습니다 따라서, Opsin 유전자와 색 시력 사이에는 밀접한 관계가 있습니다 지금까지, 대부분의 동물에서 3 ~ 5 개의 Opsin 단백질이 색 시력에 관여한다고 생각되었습니다
바카라 필승법는 많은 작은 눈 (개별 눈)에 의해 형성된 복합 눈을 가진 일주적인 곤충이며, 붉은 바카라 필승법와 같은 많은 종은 생생한 신체 색상을 가지고 있습니다 청각과 냄새는 변하며 다른 곤충보다 시력에 더 의존합니다 그러나 바카라 필승법의 색 시력에 관여하는 분자 메커니즘은 명확하지 않았다
AIST는 다양한 곤충에 대한 고급 생물학적 기능을 명확히하기 위해 노력해 왔습니다 생태 학적으로 중요한 기능을 가진 곤충의 신체 색에 관해서, "우리는 곤충의 신체 색을 변화시키는 공생 박테리아를 발견했습니다"(Aisotech Press 발표 2010 년 11 월 19 일), "빨간파가 빨간색으로 변하는 이유 이해"(Aisode Press 2012 년 7 월 10 일 발표)와 같은 주목할만한 연구 결과가 있습니다
도쿄 농업 대학교 (University of Agriculture of Agriculture)는 "생물학적 자원 분석 센터"로 임명되었습니다차세대 시퀀서를 사용하여 유기체의 유전자 분석에 대한 실적을 가지고 있습니다 Soken University에서는 동물 색상 시력과 관련된 분자 기반 및 생리적 현상을 분석 한 훌륭한 실적을 가지고 있습니다 이 연구의 결과는 각 연구소의 이전 연구의 축적을 활용하여 명확하지 않은 바카라 필승법의 색 시력 다양성의 분자 기반을 공동으로 작업함으로써 달성되었습니다
이 연구는 과학 연구를위한 과학 보조금 촉진 및 교육 문화, 스포츠, 과학 기술의 보조금을위한 일본 사회의 지원으로 수행되었습니다
우리는 붉은 바카라 필승법 종을 사용하여 바카라 필승법의 화합물 눈이 잘 반응하는 빛의 파장을 분석했습니다 바카라 필승법는 머리에 한 쌍의 큰 화합물 눈과 3 개의 단안 눈을 가지고 있지만, 복합 눈은 주로 색 시력을 담당합니다 단안은 수평 감각에 관여합니다 (그림 1a) 아키아 카네의 화합물 눈은 등 및 복부 쪽과 구조적으로 다르고, 각각의 개별 눈은 등쪽에 더 크고, 오렌지 색소는 세포 내에서 축적되는 반면, 복부 쪽은 더 작고, 어두운 자주색 안료는 세포 내에서 축적된다 (도 1A, 1B) 화합물 눈에 전극을 삽입함으로써 등쪽면에서는 짧은 파장, 주로 자외선 (300 nm)에서 청록색 (500 nm)으로 빛에 잘 반응하는 반면, 복부 측면에서는 초음파의 광범위한 파장으로 빛에 반응한다 (620 NM) (그림 1C) 다시 말해, 아키아칸에서, 색 시력은 화합물 눈의 등쪽과 복부 사이에서 다를 수있다
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그림 1 바카라 필승법 복합 눈 구조 및 빛 응답 감도
(a) Akira Kane의 머리, (b) Akira Kane Compound Eye의 단면, (c) 광 파장에 의한 반응에 대한 복합 눈의 민감도 |
바카라 필승법에 얼마나 많은 유형의 opsin 유전자가 존재하는지는 확실하지 않았으므로, 우리는 Achillus 시퀀싱 시스템의 성인 및 유충에서 기능하는 유전자를 포괄적으로 분석했습니다 결과적으로, 20 개의 Opsin 유전자가 확인되었다 (도 2A) 곤충 Opsin 단백질은 아미노산 서열 특성으로 인해 시각적 및 비 시각적 형태로 대략적으로 나눌 수 있습니다 시각적 유형에는 자외선, 짧은 파장 (파란색) 유형 및 긴 파장 (녹색 ~ 빨간색) 유형이 포함됩니다 Akirakane은 1 가지 유형의 자외선, 5 가지 유형의 단락 유형, 10 가지 유형의 장 파장 유형 및 4 가지 유형의 비 시각 유형을 가지고 있으며, 시각 Opsin의 유전자 수는 다른 곤충의 크기보다 더 높은 것으로 밝혀졌습니다 (그림 2a) 또한, 우리가 다양한 바카라 필승법에서 Opsin 유전자의 수를 조사했을 때, 모든 바카라 필승법에 15 ~ 33 범위의 매우 높은 Opsin 유전자가 있음을 확인했습니다
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| 그림 2 곤충에서 Opsin 유전자의 수의 진화 및 Achillus에서 기능하는 Opsin 유전자의 분해 |
(a) 페르노 가스와 알려진 곤충에서 Opsin 유전자의 수 비교,
(b) 등, 복부, 단안 및 유충의 주변 및 성인 achiae의 유충에 바카라 필승법되는 Opsin 유전자의 수
개별 유전자는 본질적으로 특정 시간과 영역에서만 기능적이었습니다 |
다음으로, Opsin 유전자의 유형을 분석하고, 화합물 눈의 등쪽으로, 화합물 눈의 복부 쪽, 단안의 주변 및 유충 머리의 유충 머리로 나뉩니다 결과는 대부분의 opsin 유전자가 특정 시간과 영역에서만 작동한다는 것을 보여 주었다 Achillus Berry의 예가 그림 2B에 나와 있으며, 여기서 개별 Opsin 유전자는 유충 또는 성인에 사용되었습니다 또한 성인에 사용되는 대부분의 유전자는 등, 복부 또는 단안 주변의 어딘가에서만 작동한다는 것이 확인되었습니다 (그림 2b) 다시 말해, 바카라 필승법에서는 유충과 성인 사이에뿐만 아니라 성인 화합물 눈의 등 및 복부 사이에 완전히 다른 유형이있는 Opsin 유전자의 유형 이것은 빛에 대한 감도의 차이를 일으킬 수 있습니다 또한, 4 개의 비 시각 오피신 유전자는 화합물 눈 또는 단안 눈에 자주 사용되지 않았다
바카라 필승법 애벌레는 많이 움직이지 않고 물 속에 살지만 성인은 육지에서 적극적으로 날아갑니다 따라서 유충은 성인보다 시각적 및 색상 시력에 덜 의존 할 것으로 예상됩니다 성인의 경우, 복합 눈의 등면은 주로 하늘에 대한 물체를 인식하는 반면, 복합 눈의 복부 쪽은 주로 표면 환경, 번식 파트너 및 음식을 인식합니다
이러한 다양한 범위의 광 환경에 적응하기 위해 바카라 필승법는 Opsin 유전자를 다양 화했으며 각 성장 과정 및 복합 눈 영역에 대해 다르게 사용 된 것으로 생각됩니다 (그림 3) 즉, 시각적으로 덜 의존하는 유충에서는 상대적으로 적은 Opsin 유전자가 사용되지만 성인의 복합 눈은 많은 수의 Opsin 유전자를 사용합니다 더욱이, 동일한 성인 화합물 눈에서도 짧은 파장 Opsin 유전자는 종종 등쪽에서 사용되는데, 이는 하늘에서 직접 도달하는 많은 단락 성분으로 빛을 받아들이고, 장의 장의 Opsin 유전자는 종종 지구의 표면에있는 물체로부터 반사 된 빛을받는 경우가 종종 있습니다 (그림 2b, 그림 3)
Opsin 유전자의 수와 조합은 바카라 필승법 종들과 다르지만 흥미롭게도 애벌레가 모래에 살고있는 종, 유충 단계 동안 기능하는 단락 오피신 유전자는 손실되었으며, opsin 유전자가 각 종의 서식지와 거동에 따라 진화했을 가능성이 있습니다
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| 그림 3 : 바카라 필승법에서 Opsin 유전자의 차등 사용 (사진은 Achiakane) |
이 결과로부터, 바카라 필승법는 상이한 빛 환경에 맞게 다른 Opsin 유전자 세트를 사용하는 것으로 밝혀졌으며, 이에 대한 기초는 Opsin 유전자의 수가 크게 증가한 것으로 나타났습니다 각 환경에 대해 다른 유전자 세트를 사용하는 의의를 결정하기위한 추가 연구가 필요하며, 각 유전자의 특성을 분석함으로써 다른 광 환경에 대한 유기체의 적응 메커니즘에 대한 이해가 심화되기를 희망합니다
앞으로, 우리는 개별 광 수용체 세포 수준에서 각 Opsin 유전자를 분석하여 개별 유전자의 상세한 특성을 명확하게하고, 색 시력의 진화와 다른 가벼운 환경에 대한 적응과 관련된 분자 기반을 명확하게하기를 원합니다